(57)【要約】【課題】蒸気冷却式ガスタービンを採用する１軸型コンバインドサイクル発電システムにおいて補助蒸気として使用するのに適した蒸気を得ること。【解決手段】バイパス配管２０のうちガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４よりも下流側で且つガスタービン冷却蒸気戻り管１６を流れる蒸気（すなわち、蒸気冷却式ガスタービン１を冷却して排気される蒸気）との合流点よりも上流側の位置に、補助蒸気となる蒸気を分流させる補助蒸気抽気管２９の一端が接続されており、当該補助蒸気抽気管２９が補助蒸気となる蒸気を抽気して系列補助蒸気ヘッダ３１側へ供給する補助蒸気供給系統の一部を構成している。【選択図】図１
2010255527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気冷却式ガスタービンと、
このガスタービンの排ガスの熱を利用して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、
この排熱回収ボイラから発生する蒸気により駆動される高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、および低圧蒸気タービンを含む蒸気タービンと、
前記高圧蒸気タービンから排気される高圧排気蒸気を前記排熱回収ボイラの再熱器に導く低温再熱系統と、
前記低温再熱系統内の高圧排気蒸気の一部を分岐させて前記蒸気冷却式ガスタービンの冷却用蒸気として供給する冷却蒸気供給系統と、
前記蒸気冷却式ガスタービンを冷却した前記冷却用蒸気を、前記低温再熱系統の前記冷却蒸気供給系統の分岐点よりも下流側にて当該低温再熱系統に合流させる冷却蒸気回収系統と、
前記低温再熱系統のうち前記冷却蒸気供給系統の分岐部と前記冷却蒸気回収系統の合流点の間に設けられ、当該低温再熱系統を流通する蒸気の量を調節する調節弁と、
前記低温再熱系統のうち前記調節弁よりも下流側で且つ前記冷却蒸気回収系統との合流点よりも上流側の位置から、補助蒸気となる蒸気を抽気する補助蒸気供給系統と、
を備えることを特徴とするコンバインドサイクル発電システム。
【請求項２】
蒸気冷却式ガスタービンと、
このガスタービンの排ガスの熱を利用して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、
この排熱回収ボイラから発生する蒸気により駆動される高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、および低圧蒸気タービンを含む蒸気タービンと、
前記高圧蒸気タービンから排気される高圧排気蒸気を前記排熱回収ボイラの再熱器に導く低温再熱系統と、
前記低温再熱系統内の高圧排気蒸気の一部を分岐させて前記蒸気冷却式ガスタービンの冷却用蒸気として供給する冷却蒸気供給系統と、
前記蒸気冷却式ガスタービンを冷却した前記冷却用蒸気を前記低温再熱系統の前記冷却蒸気供給系統の分岐点よりも下流側にて当該低温再熱系統に合流させる冷却蒸気回収系統と、
前記排熱回収ボイラの中圧ドラムより発生する中圧蒸気の一部を前記冷却蒸気供給系統内の前記冷却用蒸気に合流させる中圧蒸気供給系統と、
前記中圧蒸気系統に設けられ、前記中圧ドラム内部の圧力を制御する調節弁と、
前記中圧蒸気系統のうち前記調節弁よりも下流側で且つ前記冷却蒸気供給系統との合流点よりも上流側の位置から、補助蒸気となる蒸気を抽気する補助蒸気供給系統と、
を備えることを特徴とするコンバインドサイクル発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバインドサイクル発電システムに係り、特に、蒸気冷却式ガスタービンを採用するコンバインドサイクル発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン、蒸気タービン、および発電機の各軸が結合して１軸を成す１軸型コンバインドサイクル発電システムなど、ガスタービンサイクルと蒸気タービンサイクルを組み合わせたコンバインドサイクル発電システムにおいては、起動時に蒸気タービン（及び復水器）へ補助蒸気を供給することが不可欠となっており、その用途は、グランド蒸気、脱気蒸気、クーリング蒸気などである。グランド蒸気は、起動時に蒸気タービンにおいてグランドシールを行うために必要な蒸気である。脱気蒸気は、排熱回収ボイラへの給水の脱気を行うために復水器にて必要な蒸気である。クーリング蒸気は、蒸気タービンが風損により過熱されることを防止するのに必要な蒸気である。
【０００３】
ところで、コンバインドサイクル発電システムの分野では、近年、ガスタービンの高温部を冷却する方式として、空冷式ではなく、蒸気冷却式（高圧蒸気タービンから排気される蒸気を利用してガスタービンの高温部を冷却する方式）を採用するものが現れてきた。
【０００４】
蒸気冷却式ガスタービンを採用するコンバインドサイクル発電システムにおいて、補助蒸気を抽気する方法としては、例えば特許文献１に示されるものが知られている。この特許文献１には、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）の低圧過熱器から供給される低圧蒸気の少なくとも一部を補助蒸気として使用し、低圧蒸気だけでは補助蒸気供給条件の全てを満足させるのに十分な能力を有しない場合には、蒸気冷却式ガスタービンから排気される使用済みの冷却蒸気の一部をも補助蒸気として使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９９４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１において補助蒸気の抽気源としている低圧蒸気は、蒸気タービン用のシール蒸気および復水器において脱気を行うための脱気蒸気として使用する場合には問題は無いが、特に１軸型コンバインドサイクル発電システムの起動過程において必要とされる蒸気タービン用のクーリング蒸気に使用する場合には、圧力が不足するという問題がある。また、蒸気冷却式ガスタービンから排気される使用済みの冷却蒸気は、補助蒸気として使用するにはエンタルピが高すぎるため、エンタルピを下げなければならず、そのために多くの減温水を必要とし、エネルギー効率が悪いという問題がある。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、蒸気冷却式ガスタービンを採用する１軸型コンバインドサイクル発電システムにおいて補助蒸気として使用するのに適した蒸気を得ることのできるコンバインドサイクル発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によるコンバインドサイクル発電システムは、蒸気冷却式ガスタービンと、このガスタービンの排ガスの熱を利用して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラから発生する蒸気により駆動される高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、および低圧蒸気タービンを含む蒸気タービンと、前記高圧蒸気タービンから排気される高圧排気蒸気を前記排熱回収ボイラの再熱器に導く低温再熱系統と、前記低温再熱系統内の高圧排気蒸気の一部を分岐させて前記蒸気冷却式ガスタービンの冷却用蒸気として供給する冷却用蒸気供給系統と、前記蒸気冷却式ガスタービンを冷却した前記冷却用蒸気を、前記低温再熱系統の前記冷却蒸気供給系統の分岐点よりも下流側にて当該低温再熱系統に合流させる冷却蒸気回収系統と、前記低温再熱系統のうち前記冷却蒸気供給系統の分岐部と前記冷却蒸気回収系統の合流点の間に設けられ、当該低温再熱系統を流通する蒸気の量を調節する調節弁と、前記低温再熱系統のうち前記調節弁よりも下流側で且つ前記冷却蒸気回収系統との合流点よりも上流側の位置から、補助蒸気となる蒸気を抽気する補助蒸気供給系統とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の態様によるコンバインドサイクル発電システムは、蒸気冷却式ガスタービンと、このガスタービンの排ガスの熱を利用して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラから発生する蒸気により駆動される高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、および低圧蒸気タービンを含む蒸気タービンと、前記高圧蒸気タービンから排気される高圧排気蒸気を前記排熱回収ボイラの再熱器に導く低温再熱系統と、前記低温再熱系統内の高圧排気蒸気の一部を分岐させて前記蒸気冷却式ガスタービンの冷却用蒸気として供給する冷却蒸気供給系統と、前記蒸気冷却式ガスタービンを冷却した前記冷却用蒸気を前記低温再熱系統の前記冷却蒸気供給系統の分岐点よりも下流側にて当該低温再熱系統に合流させる冷却蒸気回収系統と、前記排熱回収ボイラの中圧ドラムより発生する中圧蒸気の一部を前記冷却蒸気供給系統内の前記冷却用蒸気に合流させる中圧蒸気供給系統と、前記中圧蒸気系統に設けられ、前記中圧ドラム内部の圧力を制御する調節弁と、前記中圧蒸気系統のうち前記調節弁よりも下流側で且つ前記冷却蒸気供給系統との合流点よりも上流側の位置から、補助蒸気となる蒸気を抽気する補助蒸気供給系統とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蒸気冷却式ガスタービンを採用するコンバインドサイクル発電システムにおいて補助蒸気として使用するのに適した蒸気を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムの構成の一例を示す系統図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムの構成の一例を示す系統図。
【図３】本発明の第１の実施形態および第２の実施形態のそれぞれに示される補助蒸気抽気管の両方を備えたコンバインドサイクル発電システムの構成の一例を示す系統図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
最初に、図１を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムの構成の一例を示す系統図である。
【００１５】
図１に示されるように、この第１の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムは、主な構成要素として、蒸気冷却式ガスタービン１、圧縮機２、蒸気タービン３（高圧蒸気タービン３ａ，中圧蒸気タービン３ｂ，低圧蒸気タービン３ｃ）、発電機４、燃焼器５、排熱回収ボイラ６、高圧第２過熱器７、再熱器８、高圧第１過熱器９、中圧過熱器１０、低圧過熱器１１、高圧ドラム１２、中圧ドラム１３、低圧ドラム１４、高圧主蒸気管１５、ガスタービン冷却蒸気戻り管１６、ガスタービン冷却蒸気供給管１７、再熱器入口連絡管１８、中圧主蒸気管１９、バイパス配管２０、中圧主蒸気圧力調節弁２１、低温再熱蒸気管２２、高温再熱蒸気管２３、ガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４、高圧主蒸気加減弁２５、再熱蒸気加減弁２６、低圧主蒸気加減弁２７、低圧主蒸気管２８、補助蒸気抽気管２９、系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３０、系列補助蒸気ヘッダ３１、補助蒸気供給管３２、軸補助蒸気ヘッダ３３、脱気蒸気供給弁３４、グランド蒸気供給弁３５、およびクーリング蒸気供給弁３６を有する。
【００１６】
同図からわかるように、本実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムは、蒸気冷却式ガスタービン１、圧縮機２、高圧蒸気タービン３ａ、中圧蒸気タービン３ｂ、低圧蒸気タービン３ｃ、および発電機４の各軸が結合して１軸を成す１軸型コンバインドサイクル発電システムを構成している。
【００１７】
このような１軸型コンバインドサイクル発電システムにおいて、圧縮機２で空気が圧縮されると、圧縮された空気は燃焼器５にて燃料ガスと混合し、この燃料ガスを燃焼させる。これにより燃焼器５から高温高圧ガスが生成され、蒸気冷却式ガスタービン１へと流入する。蒸気冷却式ガスタービン１では、流入した高温高圧ガスのエネルギーを回転エネルギーに変換する。蒸気冷却式ガスタービン１で仕事を終えた高温の排ガスは、排熱回収ボイラ６に導入される。
【００１８】
排熱回収ボイラ６には、蒸気冷却式ガスタービン１の排ガスが導かれる排ガス流路内に、排ガスの上流側から順に、高圧第２過熱器７、再熱器８、高圧第１過熱器９、中圧過熱器１０、低圧過熱器１１が配置されている。また、排ガス流路の外側には、排ガスの上流側から順に高圧ドラム１２，中圧ドラム１３，低圧ドラム１４が配置され、これら各ドラム１２，１３および１４のそれぞれに対応する位置の排ガス流路内に図示しない蒸発器が配置されている。さらに、各ドラム１２，１３および１４にはそれぞれ、排ガス流路内に配置された図示しない節炭器が接続されており、これらの節炭器から各ドラム１２，１３および１４に給水が供給されるように構成されている。このようにして、高圧ドラム１２、中圧ドラム１３、低圧ドラム１４はそれぞれ高圧蒸気、中圧蒸気および低圧蒸気を供給している。
【００１９】
排熱回収ボイラ６に導入された蒸気冷却式ガスタービン１の排ガスは、高圧第２過熱器７、再熱器８、高圧第１過熱器９、中圧過熱器１０、低圧過熱器１１、図示しない蒸発器および節炭器の周囲を流れてそれぞれ熱交換を行った後、煙突を経て大気中に放散される。
【００２０】
高圧ドラム１２からの蒸気（高圧蒸気）は、高圧第１過熱器９で過熱され、さらに高圧第２過熱器７で過熱された後、高圧主蒸気管１５を通り、高圧主蒸気加減弁２５を経て高圧蒸気タービン３ａに供給され、高圧蒸気タービン３ａにて仕事を行う。
【００２１】
高圧蒸気タービン３ａにて仕事を行って排気された蒸気（高圧排気蒸気）は、低温再熱系統に排出される。低温再熱系統は、高圧蒸気タービン３ａからの高圧排気蒸気が導かれ、その少なくとも一部を排熱回収ボイラ６の再熱器８に導く系統であり、本実施の形態において低温再熱系統は、低温再熱管２２、バイパス配管２０および再熱器入口連絡管１８から構成される。高圧蒸気タービン３ａから高圧排気蒸気の残部は、蒸気冷却式ガスタービン１の冷却用蒸気として、冷却蒸気供給系統に導かれる。すなわち、本実施の形態においては、低温再熱蒸気管２２に排出された高圧排気蒸気は、蒸気冷却式ガスタービン１に通じるガスタービン冷却蒸気供給管１７と蒸気冷却式ガスタービン１をバイパスするバイパス配管２０とに分流されており、ガスタービン冷却蒸気供給管１７が冷却蒸気供給系統を構成している。なお、本実施の形態に係るコンバインドサイクル発電システムでは、冷却蒸気供給系統であるガスタービン冷却蒸気供給管１７を流れる蒸気の流量と、低温再熱系統であるバイパス配管２０を流れる蒸気の流量との比率は、例えば「２：１」程度である。バイパス配管２０には、ガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４が設置されている。このガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４は、蒸気冷却式ガスタービン１の高温部（特定の動静翼など）の冷却に最適な量の蒸気がガスタービン冷却蒸気供給管１７を通じて蒸気冷却式ガスタービン１の高温部に導かれるように（すなわち、蒸気冷却式ガスタービン１の冷却には必要とされない余剰の蒸気がバイパス配管２０を通じて流れるように）、図示しない制御装置により調整される。
【００２２】
一方、中圧ドラム１３からの蒸気（中圧蒸気）は、中圧過熱器１０にて過熱された後、中圧蒸気供給系統に導かれる。中圧蒸気供給系統は、中圧主蒸気圧力調節弁２１が設置されている中圧主蒸気管１９から構成されており、中圧主蒸気管１９からの中圧蒸気は前述の高圧蒸気タービン３ａから排気されガスタービン冷却蒸気供給管１７（すなわち、冷却蒸気供給系統）へ分流されてくる冷却用蒸気と合流し、ガスタービン冷却蒸気供給管１７を通り、蒸気冷却式ガスタービン１の高温部に導かれる。なお、本実施の形態に係るコンバインドサイクル発電システムでは、中圧主蒸気管１９を流れる中圧蒸気の流量と、低温再熱蒸気管２２からガスタービン冷却蒸気供給管１７へ分流された冷却用蒸気との比率は、例えば「１：５」程度である。中圧主蒸気管１０に設置されている中圧主蒸気圧力調節弁２１は、中圧ドラム１３内の圧力を一定に制御する。
【００２３】
冷却蒸気供給系統（ガスタービン冷却蒸気供給管１７）から蒸気冷却式ガスタービン１の高温部に導かれた冷却用蒸気は当該高温部を冷却する。これにより冷却用蒸気は加熱されて高温となり、冷却蒸気回収系統を構成するガスタービン冷却蒸気戻り管１６に導かれる。冷却蒸気回収系統は、蒸気冷却式ガスタービンの高温部を冷却した冷却用蒸気を低温再熱系統に再び合流させるための系統であり、冷却蒸気回収系統を構成するガスタービン冷却蒸気戻り管１６は、バイパス配管２０のガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４を経て流れてくる高圧排気蒸気の一部と再熱器入口連絡管１８の入口部で合流し、再び合流した高圧排気蒸気の一部と冷却用蒸気（すなわち、冷却蒸気供給系統及び冷却蒸気回収系統に導かれた高圧排気蒸気の残部）は再熱器入口連絡管１８を介して排熱回収ボイラ６の再熱器８に導かれる。
【００２４】
再熱器入口連絡管１８から再熱器８に導かれた蒸気は、再熱器８にて過熱された後、高温再熱蒸気管２３を通り、再熱蒸気加減弁２６を経て中圧蒸気タービン３ｂに供給され、中圧蒸気タービン３ｂにて仕事を行う。
【００２５】
また、低圧ドラム１４で発生した蒸気は、低圧過熱器１１にて過熱された後、低圧主蒸気管２８を通り、低圧主蒸気加減弁２７を経て低圧蒸気タービン３ｃに導かれる。
【００２６】
中圧蒸気タービン３ｂにて仕事を行って排気された蒸気は、低圧主蒸気加減弁２７を経て流れてくる低圧主蒸気とともに低圧蒸気タービン３ｃに供給され、低圧蒸気タービン３ｃにて仕事を行う。
【００２７】
蒸気冷却式ガスタービン１、高圧蒸気タービン３ａ、中圧蒸気タービン３ｂ、および低圧蒸気タービン３ｃが回転駆動されると、それらの駆動力によって発電機４も回転駆動され、発電機４により電力が発生される。
【００２８】
このようなコンバインドサイクル発電システムにおいては、起動前に、グランドシールを行うためのグランド蒸気、および、排熱回収ボイラ６への給水の脱気を行うために図示しない復水器に供給する脱気蒸気が必要である。また、特に１軸型コンバインドサイクルにおいては、高圧主蒸気加減弁２５および再熱蒸気加減弁２６を経て蒸気が導入される前に軸が定格回転数に到達する起動形態に起因して低圧蒸気タービン３ｃが風損により過熱されることを防止するため、クーリング蒸気が必要である。一般的にはこれが補助蒸気の蒸気圧力や蒸気流量を支配する要素となる。
【００２９】
グランド蒸気、脱気蒸気、およびクーリング蒸気といった個々の用途に共通して使用できる補助蒸気の最適な条件、すなわちエンタルピは決まっており、低すぎると補助蒸気としての役割を十分に果たすことができずまた高すぎると損失の要因となる。図１に示した本実施の形態においては、例えば圧力が約０．７ＭＰａ、温度が約２２０℃程度の蒸気に相当するエンタルピが最適である。
【００３０】
このような補助蒸気の条件を満たす蒸気を得るために、本実施形態では、前述の低温再熱系統内のうちのバイパス配管２０に設けられ、低温再熱系統内を流通する蒸気の量を調節する調節弁であるガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４よりも下流側で、且つ冷却蒸気回収系統であるガスタービン冷却蒸気戻り管１６の合流点よりも上流側の位置に、補助蒸気となる蒸気を分流させる補助蒸気抽気管２９の一端が接続されており、当該補助蒸気抽気管２９が補助蒸気となる蒸気を抽気して系列補助蒸気ヘッダ３１側へ供給する補助蒸気供給系統の一部を構成している。なお、バイパス配管２０を流れる蒸気の流量に対する、補助蒸気抽気管２９側へ分流する蒸気の流量の割合は、例えば、１／６〜１／５の範囲内である。
【００３１】
補助蒸気供給系統を構成する補助蒸気抽気管２９により抽気された蒸気は、補助蒸気として系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３０を経て系列補助蒸気ヘッダ３１に供給され、さらに補助蒸気供給管３２を介して、他のコンバインドサイクルシステムに設置された軸補助蒸気ヘッダ３３に供給される。軸補助蒸気ヘッダ３３からは、脱気蒸気供給弁３４を介して脱気蒸気が供給され、また、グランド蒸気供給弁３５を介してグランド蒸気が供給され、また、クーリング蒸気供給弁３６を介してクーリング蒸気が供給される。それぞれの用途に対応する補助蒸気が消費されると、軸補助蒸気ヘッダ３３の圧力が低下し、ひいては系列補助蒸気ヘッダ３１の圧力も低下する。この圧力低下に応じて、系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３０は、図示しない制御装置により開度が増すように調整され、補助蒸気の圧力が所定値に保たれるように調整される。
【００３２】
なお、蒸気冷却式ガスタービン１が起動過程等において余剰蒸気量に余裕がなく、ガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４の開度が極めて微小の状態にある場合には、そのことを上述の制御装置が検出し、系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３０を全閉（すなわち、インサービス前の状態）にし、蒸気冷却式ガスタービン１の起動過程が進行してガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４が余裕を持って開弁した後に、系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３０を上述の圧力調整にしたがって開弁（すなわち、インサービス）するように制御することが望ましい。このような制御を行うことにより、蒸気冷却式ガスタービン１の冷却蒸気量が不足する事態に適切に対処することができる。
【００３３】
このように、第１の実施形態によれば、バイパス配管２０のうちガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４よりも下流側で且つガスタービン冷却蒸気戻り管１６を流れる蒸気（すなわち、蒸気冷却式ガスタービン１を冷却して排気される蒸気）との合流点よりも上流側の位置から蒸気を抽気する構成とすることにより、補助蒸気として使用するのに適した蒸気を得ることができる。こうして抽気した蒸気は、補助蒸気として使用するのに適した適度な圧力、温度、およびエンタルピを有するため、低圧主蒸気のように圧力が足りなかったり、蒸気冷却式ガスタービンの高温部を冷却して排出された蒸気のようにエンタルピが高すぎたりすることがなく、多量の減温水を必要とすることもないので、高いエネルギー効率を実現することができる。
【００３４】
また、第１の実施形態によれば、補助蒸気として抽気する蒸気は、ガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４の下流を流れる蒸気であり、上述したように蒸気冷却式ガスタービン１の冷却には必要とされない余剰の蒸気であるため、蒸気冷却式ガスタービン１の冷却蒸気量に大きな影響を与えずに済む。ガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４が全閉又は極めて微小な開度の場合は、前述の制御を実施することによって、蒸気冷却式ガスタービン１の冷却蒸気量が不足する事態に適切に対処することができる。
【００３５】
また、第１の実施形態によれば、蒸気冷却式ガスタービン１の高温部を冷却して加熱された蒸気は補助蒸気抽気管２９に流入しないので、補助蒸気のエンタルピが高すぎるといった問題が生じない。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３７】
なお、この第２の実施形態においては、図１に示した第１の実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３８】
この第２の実施形態では、低圧主蒸気よりも高い圧力を有しながら補助蒸気源のエンタルピとして適した蒸気である中圧主蒸気に着目する。
【００３９】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムの構成の一例を示す系統図である。
【００４０】
図１の構成では、補助蒸気の条件を満たす蒸気を得るために補助蒸気供給系統として補助蒸気抽気管２９をバイパス配管２０のうちガスタービン冷却蒸気流量調節弁２４よりも下流側で且つガスタービン冷却蒸気戻り管１６との合流点よりも上流側の位置に接続したが、図２の構成における補助蒸気供給系統は、補助蒸気抽気管３７としている。
【００４１】
すなわち、補助蒸気の条件を満たす蒸気を得るために、本実施形態では、中圧蒸気系統を構成する中圧主蒸気管１９の中圧主蒸気圧力調節弁２１よりも下流側で且つ冷却蒸気供給系統を構成するガスタービン冷却蒸気供給管１７への合流点よりも上流側の位置に、中圧蒸気を分流させる補助蒸気抽気管３７の一端を接続し、当該補助蒸気抽気管３７を、補助蒸気となる蒸気を抽気して系列補助蒸気ヘッダ３１側へ供給する補助蒸気供給系統の一部として構成している。中圧主蒸気管１９を流れる中圧蒸気の流量に対する、補助蒸気抽気管３７側へ分流する補助蒸気の流量の割合は、例えば、２／３〜３／４とすることができるが、これより多くすることも可能である。
【００４２】
補助蒸気供給系統を構成する補助蒸気抽気管３７により抽気された蒸気は、補助蒸気として系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３８を経て系列補助蒸気ヘッダ３１に供給され、さらに補助蒸気供給管３２を介して、他のコンバインドサイクルシステムに設置された軸補助蒸気ヘッダ３３に供給される。軸補助蒸気ヘッダ３３からは、脱気蒸気供給弁３４を介して脱気蒸気が供給され、また、グランド蒸気供給弁３５を介してグランド蒸気が供給され、また、クーリング蒸気供給弁３６を介してクーリング蒸気が供給される。それぞれの用途に対応する補助蒸気が消費されると、軸補助蒸気ヘッダ３３の圧力が低下し、ひいては系列補助蒸気ヘッダ３１の圧力も低下する。この圧力低下に応じて、系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３８は、図示しない制御装置により開度が増すように調整され、補助蒸気の圧力が所定値に保たれるように調整される。
【００４３】
このように、第２の実施形態によれば、中圧蒸気供給系統のうち中圧主蒸気管１９の中圧主蒸気圧力調節弁２１よりも下流側で且つ冷却蒸気供給系統である冷却蒸気供給管１７との合流点よりも上流側の位置から補助蒸気を抽気する補助蒸気供給系統を設ける構成とすることにより、補助蒸気として使用するのに適した蒸気を得ることができる。こうして抽気した蒸気は、補助蒸気として使用するのに適した適度な圧力、温度、およびエンタルピを有するため、低圧主蒸気のように圧力が足りなかったり、蒸気冷却式ガスタービンの高温部を冷却して排出された蒸気のようにエンタルピが高すぎたりすることがなく、多量の減温水を必要とすることもないので、高いエネルギー効率を実現することができる。
【００４４】
また、第２の実施形態によれば、中圧ドラム１３や中圧過熱器１０から直接抽気するのではなく、中圧主蒸気圧力調節弁２１の下流側にて抽気する構成であるため、中圧ドラム１３の内部圧力を急変させてドラム水位の異常上昇を引き起こし、これによって運転を不安定にさせるような事態を招かない。
【００４５】
なお、中圧蒸気はガスタービンの冷却用蒸気として冷却蒸気供給系統に合流されるが、この中圧蒸気の量は低温再熱系統の低温再熱蒸気管２２から分岐して冷却蒸気供給系統である冷却蒸気供給管１７へ供給される冷却用蒸気の量と比較して多くない。このため、仮に中圧蒸気系統からの中圧蒸気の全量が補助蒸気供給系統に補助蒸気として供給されたとしても、低温再熱系統に設けられたバイパス配管の冷却蒸気流量調整弁２４の開度が小さくなり、低温再熱蒸気管２２から分岐して冷却蒸気供給管１７に供給される冷却用蒸気の流量が増加し、蒸気冷却式ガスタービン１の冷却には影響を与えない。
【００４６】
また、この第２の実施形態（図２）で示した構成は、前述の第１の実施形態（図１）で示した構成と組み合わせて実施することが可能である。例えば図３に示されるように、図１に示した補助蒸気抽気管２９と図２に示した補助蒸気抽気管３７の両方を補助蒸気供給系統として設け、補助蒸気抽気管２９により抽気された蒸気が補助蒸気として系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３０を経て系列補助蒸気ヘッダ３１に供給されるとともに、補助蒸気抽気管３７により抽気された蒸気が補助蒸気として系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３８を経て系列補助蒸気ヘッダ３１に供給されるように構成する。この場合、系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁３０，３８を個別に操作することにより、２つの補助蒸気供給系統の両方を同時に使用したり、いずれか一方のみを使用したりすることができる。例えば、片方の補助蒸気供給系統は予備用として普段は使用せず、もう片方の補助蒸気供給系統に故障が発生したときにだけ使用するようにしてもよい。
【００４７】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…蒸気冷却式ガスタービン、２…圧縮機、３…蒸気タービン、４…発電機、５…燃焼器、６…排熱回収ボイラ、７…高圧第２過熱器、８…再熱器、９…高圧第１過熱器、１０…中圧過熱器、１１…低圧過熱器、１２…高圧ドラム、１３…中圧ドラム、１４…低圧ドラム、１５…高圧主蒸気管、１６…ガスタービン冷却蒸気戻り管、１７…ガスタービン冷却蒸気供給管、１８…再熱器入口連絡管、１９…中圧主蒸気管、２０…バイパス配管、２１…中圧主蒸気圧力調節弁、２２…低温再熱蒸気管、２３…高温再熱蒸気管、２４…ガスタービン冷却蒸気流量調節弁、２５…高圧主蒸気加減弁、２６…再熱蒸気加減弁、２７…低圧主蒸気加減弁、２８…低圧主蒸気管、２９…補助蒸気抽気管、３０…系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁、３１…系列補助蒸気ヘッダ、３２…補助蒸気供給管、３３…軸補助蒸気ヘッダ、３４…脱気蒸気供給弁、３５…グランド蒸気供給弁、３６…クーリング蒸気供給弁、３７…補助蒸気抽気管、３８…系列補助蒸気ヘッダ圧力調節弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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